JP2023061027A - Power control unit for electric vehicle - Google Patents

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Abstract

To reduce the number of components of the whole of a power control unit including a water pump by combining and integrating components of the water pump and components of the power control unit to downsize the power control unit.SOLUTION: A power control unit for an electric vehicle includes: an inverter which controls a supply voltage to a vehicle driving motor from a high-voltage battery 41; a DC/DC converter 10 which steps down the voltage of the high-voltage battery 41 to a voltage capable charging a low-voltage battery 42 serving as a power source for an in-vehicle auxiliary machine; a circuit board 102 which is mounted with a first electrical circuit element constituting the inverter or the DC/DC converter 10; a heat sink which cools the first electrical circuit element; a water pump which circulates a refrigerant in a refrigerant passage of the heat sink; a water pump control circuit which controls the operation of the water pump. A coolant to flow to a refrigerant passage of the heat sink; and a water pump control circuit controlling operation of the water pump. A second electrical circuit element constituting the water pump control circuit is mounted on the circuit board 102 together with the first electrical circuit element.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本明細書に開示の技術は、電動車両用パワーコントロールユニットに関する。 The technology disclosed in this specification relates to a power control unit for an electric vehicle.

電気自動車、ハイブリッド自動車、プラグイン・ハイブリッド自動車、燃料電池自動車等の電動車両では、車両駆動用モータの電源となる高圧バッテリと、車両内補機類の電源となる低圧バッテリと、を備える。また、電動車両では、車両駆動用モータ、ジェネレータ等を適切に制御するパワーコントロールユニットを備える。パワーコントロールユニットは、インバータ、ＤＣＤＣコンバータ等を備える。インバータは、車両駆動用モータへの供給電圧を車両の負荷状態に応じて制御するものであり、ＤＣＤＣコンバータは、高圧バッテリの電圧を低圧バッテリを充電可能な電圧まで降圧するものである。 Electric vehicles such as electric vehicles, hybrid vehicles, plug-in hybrid vehicles, and fuel cell vehicles are equipped with a high-voltage battery that serves as a power source for a motor for driving the vehicle, and a low-voltage battery that serves as a power source for auxiliary equipment in the vehicle. Also, the electric vehicle is provided with a power control unit that appropriately controls a vehicle driving motor, a generator, and the like. The power control unit includes an inverter, a DCDC converter, and the like. The inverter controls the voltage supplied to the motor for driving the vehicle according to the load condition of the vehicle, and the DCDC converter reduces the voltage of the high-voltage battery to a voltage capable of charging the low-voltage battery.

電動車両では、高圧バッテリが大容量で大型であるため、搭載部品の小型化の必要性が高い。特許文献１の発明では、パワーコントロールユニットの冷却に用いられるウォータポンプをパワーコントロールユニットのケースに固定可能として、ウォータポンプを車体に取り付ける場合に必要とされる取付ブラケット等を廃止してシステム全体の小型化を図っている。 In an electric vehicle, since the high-voltage battery has a large capacity and is large, it is highly necessary to reduce the size of the mounted parts. In the invention of Patent Document 1, the water pump used for cooling the power control unit can be fixed to the case of the power control unit, and the mounting bracket or the like required when mounting the water pump to the vehicle body is abolished, thereby simplifying the entire system. We are trying to make it smaller.

特開２００４－３０４９３５号公報JP 2004-304935 A

しかし、特許文献１の発明では、パワーコントロールユニットのケースにウォータポンプを固定したことでブラケット等を廃止できるものの、個々の部品自体は不変であり、更なる改善の余地がある。 However, in the invention of Patent Document 1, although the bracket and the like can be eliminated by fixing the water pump to the case of the power control unit, the individual parts themselves remain unchanged and there is room for further improvement.

本明細書が開示する技術の課題は、ウォータポンプの構成部品をパワーコントロールユニットの構成部品に組み合わせて一体化することにより、ウォータポンプを含むパワーコントロールユニット全体の部品点数を削減してパワーコントロールユニットを小型化することにある。 The problem of the technology disclosed in the present specification is to reduce the number of parts of the entire power control unit including the water pump by combining and integrating the components of the water pump with the components of the power control unit. is downsized.

上記課題を解決するために本明細書に開示の電動車両用パワーコントロールユニットは、次の手段をとる。 In order to solve the above problems, the electric vehicle power control unit disclosed in this specification takes the following measures.

第１の手段は、車両駆動用モータと、該車両駆動用モータの電源となる高圧バッテリと、車両内補機類の電源となる低圧バッテリと、を備える電動車両において、前記高圧バッテリから前記車両駆動用モータへの供給電圧を制御するインバータと、前記高圧バッテリの電圧を、前記低圧バッテリを充電可能な電圧まで降圧するＤＣＤＣコンバータと、前記インバータ又は前記ＤＣＤＣコンバータを構成する第１電気回路素子を搭載する回路基板と、前記第１電気回路素子を冷却するヒートシンクと、該ヒートシンクの冷媒通路に冷媒を通流させるウォータポンプと、該ウォータポンプの作動を制御するウォータポンプ制御回路と、を備え、該ウォータポンプ制御回路を構成する第２電気回路素子は、前記回路基板に前記第１電気回路素子と共に搭載されている。 A first means is an electric vehicle that includes a vehicle drive motor, a high voltage battery that serves as a power source for the vehicle drive motor, and a low voltage battery that serves as a power source for in-vehicle auxiliary equipment. an inverter for controlling a voltage supplied to a driving motor; a DCDC converter for stepping down the voltage of the high-voltage battery to a voltage capable of charging the low-voltage battery; and a first electric circuit element constituting the inverter or the DCDC converter. a circuit board to be mounted, a heat sink that cools the first electric circuit element, a water pump that causes the coolant to flow through the coolant passage of the heat sink, and a water pump control circuit that controls the operation of the water pump, A second electric circuit element constituting the water pump control circuit is mounted on the circuit board together with the first electric circuit element.

上記第１の手段によれば、ウォータポンプ制御回路を構成する第２電気回路素子は、インバータ又はＤＣＤＣコンバータを構成する第１電気回路素子を搭載する回路基板に第１電気回路素子と共に搭載されている。そのため、ウォータポンプを含むパワーコントロールユニットの部品点数を削減してパワーコントロールユニットを小型化することができる。また、コストダウンを図ることができる。しかも、ウォータポンプ制御回路を構成する第２電気回路素子をパワーコントロールユニットのヒートシンクにて冷却することができる。そのため、ウォータポンプ制御回路を構成する第２電気回路素子として耐熱性能の低いものを使用することができ、設計の自由度を高めることができる。 According to the first means, the second electric circuit element constituting the water pump control circuit is mounted together with the first electric circuit element on the circuit board on which the first electric circuit element constituting the inverter or the DCDC converter is mounted. there is Therefore, it is possible to reduce the number of parts of the power control unit including the water pump, thereby miniaturizing the power control unit. Also, cost reduction can be achieved. Moreover, the second electric circuit element constituting the water pump control circuit can be cooled by the heat sink of the power control unit. Therefore, it is possible to use a second electric circuit element having a low heat resistance as the second electric circuit element that constitutes the water pump control circuit, thereby increasing the degree of freedom in design.

第２の手段は、上述した第１の手段において、前記ウォータポンプ制御回路を構成する複数のポンプ用電気回路要素の一部は、前記ＤＣＤＣコンバータを構成するコンバータ用電気回路要素に組み込まれて構成されている。 A second means is the above first means, wherein some of the plurality of pump electric circuit elements constituting the water pump control circuit are incorporated in converter electric circuit elements constituting the DCDC converter. It is

上記第２の手段によれば、ウォータポンプ制御回路のポンプ用電気回路要素の一部をＤＣＤＣコンバータのコンバータ用電気回路要素に組み込むことにより両回路要素を一体化できる。そのため、部品点数の削減を促進することができる。また、コストダウンを図ることができる。 According to the second means, both circuit elements can be integrated by incorporating a part of the pump electric circuit element of the water pump control circuit into the converter electric circuit element of the DCDC converter. Therefore, it is possible to promote reduction in the number of parts. Also, cost reduction can be achieved.

第３の手段は、上述した第２の手段において、前記ウォータポンプ制御回路は、前記ポンプ用電気回路要素の一つとして電源回路からのノイズを除去する入力フィルタ回路を備え、前記ＤＣＤＣコンバータは、前記コンバータ用電気回路要素の一つとして電力変換後の交流電流を整流した脈流を平滑化する平滑回路を備え、前記平滑回路を、前記入力フィルタ回路としても機能するように前記ＤＣＤＣコンバータに対して前記ウォータポンプ制御回路が接続されている。 A third means is the above-described second means, wherein the water pump control circuit includes an input filter circuit that removes noise from a power supply circuit as one of the electric circuit elements for the pump, and the DCDC converter: A smoothing circuit for smoothing pulsating current obtained by rectifying an alternating current after power conversion is provided as one of the electric circuit elements for the converter, and the smoothing circuit is connected to the DCDC converter so that it also functions as the input filter circuit. , the water pump control circuit is connected.

上記第３の手段によれば、ＤＣＤＣコンバータの平滑回路をウォータポンプ制御回路の入力フィルタとしても機能させたため、ウォータポンプ制御回路に専用の入力フィルタを設けなくて済む。そのため、部品点数の削減を促進することができる。また、コストダウンを図ることができる。しかも、入力フィルタによるウォータポンプ制御回路の電圧ドロップを抑制することができる。また、ＤＣＤＣコンバータの平滑回路をウォータポンプ制御回路の入力フィルタとしても機能させるため、ウォータポンプ制御回路は、ＤＣＤＣコンバータの回路基板上に組み込まれる。そのため、ウォータポンプ制御回路の配線長を短くすることができ、ウォータポンプ制御回路の配線に乗るノイズを抑制することができる。 According to the third means, since the smoothing circuit of the DCDC converter is made to function also as an input filter for the water pump control circuit, there is no need to provide a dedicated input filter for the water pump control circuit. Therefore, it is possible to promote reduction in the number of parts. Also, cost reduction can be achieved. Moreover, the voltage drop of the water pump control circuit due to the input filter can be suppressed. Further, in order to make the smoothing circuit of the DCDC converter also function as an input filter of the water pump control circuit, the water pump control circuit is incorporated on the circuit board of the DCDC converter. Therefore, the wiring length of the water pump control circuit can be shortened, and noise on the wiring of the water pump control circuit can be suppressed.

第４の手段は、上述した第２の手段又は第３の手段において、前記ウォータポンプ制御回路は、前記ポンプ用電気回路要素の一つとしてウォータポンプ駆動用モータの回転を制御するモータ制御回路を備え、前記ＤＣＤＣコンバータは、前記コンバータ用電気回路要素の一つとしてデジタルコンピュータにより構成され、トランスによる電力変換を制御する電力変換制御回路を備え、前記モータ制御回路は、前記電力変換制御回路の前記デジタルコンピュータに組み込まれて構成されている。 A fourth means is the above-described second means or third means, wherein the water pump control circuit includes a motor control circuit for controlling rotation of a water pump drive motor as one of the pump electric circuit elements. The DCDC converter includes a power conversion control circuit configured by a digital computer as one of the electric circuit elements for the converter, the power conversion control circuit controlling power conversion by a transformer, and the motor control circuit comprising the It is built into a digital computer.

上記第４の手段によれば、ＤＣＤＣコンバータ用及びウォータポンプ制御回路用で本来２つ必要なデジタルコンピュータを一つにまとめることができる。そのため、部品点数を削減でき、パワーコントロールユニットを小型化することができる。また、コストダウンを図ることができる。 According to the fourth means, two digital computers, which are originally required for the DCDC converter and the water pump control circuit, can be integrated into one. Therefore, the number of parts can be reduced, and the size of the power control unit can be reduced. Also, cost reduction can be achieved.

第５の手段は、上述した第２～第４の手段のいずれかにおいて、前記ウォータポンプ制御回路は、前記ポンプ用電気回路要素として、ウォータポンプ駆動用モータの回転を制御するモータ制御回路と、該モータ制御回路の出力を受けて前記ウォータポンプ駆動用モータへの供給電圧を制御する出力回路と、を備え、該出力回路を構成する前記第２電気回路素子は、前記回路基板に前記ＤＣＤＣコンバータを構成する前記第１電気回路素子と共に搭載されている。 A fifth means is any one of the above second to fourth means, wherein the water pump control circuit comprises, as the electric circuit element for the pump, a motor control circuit for controlling rotation of a motor for driving the water pump; an output circuit for receiving an output of the motor control circuit and controlling a supply voltage to the water pump driving motor, wherein the second electric circuit element constituting the output circuit is mounted on the circuit board to form the DCDC converter; is mounted together with the first electrical circuit element that constitutes the

上記第５の手段によれば、ウォータポンプ制御回路の出力回路は、ＤＣＤＣコンバータを構成する第１電気回路素子と同一の回路基板上に搭載される。そのため、ウォータポンプ制御回路の出力回路のために専用の回路基板を設ける場合に比べて部品点数を削減してパワーコントロールユニットを小型化することができる。また、コストダウンを図ることができる。 According to the fifth means, the output circuit of the water pump control circuit is mounted on the same circuit board as the first electric circuit element forming the DCDC converter. Therefore, the number of parts can be reduced and the size of the power control unit can be reduced compared to the case where a dedicated circuit board is provided for the output circuit of the water pump control circuit. Also, cost reduction can be achieved.

パワーコントロールユニットを備えたハイブリッド自動車のシステム構成説明図である。1 is an explanatory diagram of a system configuration of a hybrid vehicle provided with a power control unit; FIG. 一実施形態であるハイブリッド自動車のパワーコントロールユニット部分の外観説明図である。1 is an external explanatory view of a power control unit portion of a hybrid vehicle according to one embodiment; FIG. 一実施形態であるパワーコントロールユニット及びその周辺のシステム構成図である。1 is a system configuration diagram of a power control unit and its peripherals according to an embodiment; FIG. 一実施形態であるパワーコントロールユニットの外観斜視図である。1 is an external perspective view of a power control unit that is an embodiment; FIG. 図４のパワーコントロールユニットの透視図である。FIG. 5 is a perspective view of the power control unit of FIG. 4; ＤＣＤＣコンバータにウォータポンプ制御回路を組み込んで一体化した一実施形態のブロック回路図である。1 is a block circuit diagram of an embodiment in which a DCDC converter is integrated with a water pump control circuit; FIG. 図６と同様のＤＣＤＣコンバータのブロック回路図であり、ウォータポンプ制御回路を組み込んで一体化する前の状態を示す。FIG. 7 is a block circuit diagram of a DCDC converter similar to FIG. 6, showing a state before incorporating and integrating a water pump control circuit; 図６と同様のウォータポンプ制御回路のブロック回路図であり、ＤＣＤＣコンバータに組み込んで一体化する前の状態を示す。FIG. 7 is a block circuit diagram of a water pump control circuit similar to that of FIG. 6, showing a state prior to incorporation and integration into a DCDC converter;

＜ハイブリッド自動車の構成例＞
図１は、汎用のハイブリッド自動車の構成例を示す。このハイブリッド自動車では、駆動輪７１と従動輪７２とから成る４輪のうち、左右の駆動輪７１をエンジン６１と車両駆動用モータ（以下、単にモータという）５１により駆動して走行する。ハイブリッド自動車は、パワーコントロールユニット１００を備える。パワーコントロールユニット１００は、車両負荷に応じて、モータ５１を作動して駆動輪７１を駆動し、ジェネレータ５２によって発電して、モータ５１の動力源である高圧バッテリ４１を充電するように制御している。そのため、パワーコントロールユニット１００は、モータ５１の供給電圧を制御し、且つジェネレータ５２の出力を交直変換するため、インバータを備える。また、パワーコントロールユニット１００には、高圧バッテリ４１により低圧バッテリ４２を充電するために、高圧バッテリ４１の高電圧を低圧バッテリ４２を充電な電圧まで降下させるＤＣＤＣコンバータを備える。低圧バッテリ４２は、車両内の補機類の動力源として使用される。なお、ハイブリッド自動車は、エンジン６１に燃料を供給する燃料タンク６３を備える。 <Configuration example of a hybrid vehicle>
FIG. 1 shows a configuration example of a general-purpose hybrid vehicle. In this hybrid vehicle, of the four wheels consisting of drive wheels 71 and driven wheels 72, left and right drive wheels 71 are driven by an engine 61 and a vehicle drive motor (hereinafter simply referred to as a motor) 51 to run. A hybrid vehicle includes a power control unit 100 . The power control unit 100 operates the motor 51 to drive the drive wheels 71 according to the vehicle load, and controls the generator 52 to generate power and charge the high-voltage battery 41 that is the power source of the motor 51. there is Therefore, the power control unit 100 includes an inverter to control the supply voltage of the motor 51 and convert the output of the generator 52 from AC to DC. The power control unit 100 also includes a DCDC converter that lowers the high voltage of the high-voltage battery 41 to a voltage sufficient to charge the low-voltage battery 42 in order to charge the low-voltage battery 42 with the high-voltage battery 41 . The low-voltage battery 42 is used as a power source for accessories in the vehicle. The hybrid vehicle has a fuel tank 63 that supplies fuel to the engine 61 .

＜一実施形態の構成概要＞
図２～５は、パワーコントロールユニット１００の一実施形態を示す。この実施形態では、ハイブリッド自動車のパワーコントロールユニット１００に自らを冷却する冷却システムのウォータポンプ３１が一体に設けられている。図２、４、５のように、ウォータポンプ３１は、パワーコントロールユニット１００の筐体１０１に結合して固定されている。また、図３のように、ウォータポンプ３１は、その制御回路（図示略）がパワーコントロールユニット１００内のＤＣＤＣコンバータ１０に一体に組み込まれている。図５は、ウォータポンプ制御回路を含むＤＣＤＣコンバータ１０の回路基板１０２を示す。回路基板１０２の下部にはヒートシンク１０３が配置され、回路基板１０２を冷却している。そのため、ＤＣＤＣコンバータ１０を構成する第１電気回路素子（図示略）及びウォータポンプ制御回路を構成する第２電気回路素子（図示略）はヒートシンク１０３により冷却される。 <Overview of configuration of one embodiment>
2-5 illustrate one embodiment of the power control unit 100. FIG. In this embodiment, a power control unit 100 of a hybrid vehicle is integrally provided with a water pump 31 of a cooling system for cooling itself. As shown in FIGS. 2, 4 and 5, the water pump 31 is coupled and fixed to the housing 101 of the power control unit 100 . Further, as shown in FIG. 3, the water pump 31 has its control circuit (not shown) integrated with the DCDC converter 10 in the power control unit 100 . FIG. 5 shows the circuit board 102 of the DCDC converter 10 containing the water pump control circuit. A heat sink 103 is arranged below the circuit board 102 to cool the circuit board 102 . Therefore, the heat sink 103 cools the first electric circuit element (not shown) that constitutes the DCDC converter 10 and the second electric circuit element (not shown) that constitutes the water pump control circuit.

図３のように、パワーコントロールユニット１００内には、インバータ２０とＤＣＤＣコンバータ１０が含まれる。上述のように、インバータ２０は、高圧バッテリ４１とモータ５１及びジェネレータ５２との間に介挿されている。また、ＤＣＤＣコンバータ１０は、高圧バッテリ４１と低圧バッテリ４２との間に介挿されている。ウォータポンプ３１は、ＤＣＤＣコンバータ１０に一体に組み込まれたウォータポンプ制御回路（図示略）により駆動制御されている。なお、ウォータポンプ制御回路は、ＤＣＤＣコンバータ１０に組み込まれるのに代えて、インバータ２０に一体に組み込まれるようにしてもよい。 As shown in FIG. 3, power control unit 100 includes inverter 20 and DCDC converter 10 . As described above, the inverter 20 is interposed between the high voltage battery 41 and the motor 51 and generator 52 . Also, the DCDC converter 10 is interposed between the high-voltage battery 41 and the low-voltage battery 42 . The water pump 31 is driven and controlled by a water pump control circuit (not shown) integrated with the DCDC converter 10 . The water pump control circuit may be incorporated integrally with the inverter 20 instead of being incorporated with the DCDC converter 10 .

図２のように、ウォータポンプ３１は、リザーブタンク３３から供給される冷媒（図示略）を通流させる冷媒通路３４の途中に介挿されている。また、ラジエータ３２も冷媒通路３４の途中に介挿されている。そのため、リザーブタンク３３からの冷媒は、図２で矢印で示すように、ウォータポンプ３１からパワーコントロールユニット１００内のヒートシンク（図示略）に流れ、パワーコントロールユニット１００内の各電気回路素子（図示略）を冷却する。また、ヒートシンクより下流の冷媒通路３４は、パワーコントロールユニット１００の下方に位置するトランスアクスル６２内のジェネレータ５２（図２では図示略）を冷却するように配管されている。ジェネレータ５２から戻った冷媒は、ラジエータ３２で放熱され、リザーブタンク３３に戻される。なお、上記冷媒通路３４の配管は、一例であり、状況に応じてこれとは別の配管とすることもあり得る。 As shown in FIG. 2, the water pump 31 is interposed in the middle of a refrigerant passage 34 through which refrigerant (not shown) supplied from a reserve tank 33 flows. A radiator 32 is also inserted in the middle of the refrigerant passage 34 . Therefore, the coolant from the reserve tank 33 flows from the water pump 31 to the heat sink (not shown) in the power control unit 100 as indicated by the arrow in FIG. ) to cool. Coolant passage 34 downstream of the heat sink is arranged to cool generator 52 (not shown in FIG. 2) in transaxle 62 located below power control unit 100 . The coolant returned from the generator 52 is radiated by the radiator 32 and returned to the reserve tank 33 . The piping of the refrigerant passage 34 is an example, and depending on the situation, another piping may be used.

＜汎用のＤＣＤＣコンバータの構成例＞
図７は、一実施形態のようにウォータポンプ制御回路を組み込んでいない汎用のＤＣＤＣコンバータ１０Ａを示す。ＤＣＤＣコンバータ１０Ａは、高圧バッテリ４１と低圧バッテリ４２との間に接続されて、高圧バッテリ４１の電圧を、低圧バッテリ４２を充電するのに適した電圧に変換している。ＤＣＤＣコンバータ１０Ａは、トランス（図示略）を含む電力変換器１６Ａを備え、図７にて電力変換器１６Ａの左側が一次側（高圧側）で、右側が二次側（低圧側）である。一次側には、トランスの一次側回路を開閉するようにハーフブリッジ方式の一次側スイッチ回路１５Ａが接続されている。また、二次側には、トランスの二次側の交流電流を直流電流に変換するように整流回路１７Ａ及び平滑回路１８Ａが接続されている。 <Configuration example of general-purpose DCDC converter>
FIG. 7 shows a general purpose DCDC converter 10A that does not incorporate a water pump control circuit as in one embodiment. DCDC converter 10A is connected between high-voltage battery 41 and low-voltage battery 42 and converts the voltage of high-voltage battery 41 into a voltage suitable for charging low-voltage battery 42 . The DCDC converter 10A includes a power converter 16A including a transformer (not shown). In FIG. 7, the left side of the power converter 16A is the primary side (high voltage side) and the right side is the secondary side (low voltage side). A half-bridge type primary side switch circuit 15A is connected to the primary side so as to open and close the primary side circuit of the transformer. A rectifying circuit 17A and a smoothing circuit 18A are connected to the secondary side so as to convert alternating current on the secondary side of the transformer to direct current.

ＤＣＤＣコンバータ１０Ａは、デジタルコンピュータを含むマイクロ・コントローラ・ユニット（以下、ＭＣＵという）１１Ａを備える。ＭＣＵ１１Ａは、一次側スイッチ回路１５Ａのオンオフ制御、並びに整流回路１７Ａ内のスイッチング素子（図示略）のオンオフ制御を行うことによって低圧バッテリ４２を適切に充電するように制御している。従って、ＭＣＵ１１Ａは、ＤＣＤＣコンバータ１０Ａにおける電力変換を制御する電力変換制御回路を成している。なお、ＤＣＤＣコンバータ１０Ａは、二次側回路部分の回路基板温度を検出する温度センサ１３Ａ、並びにＭＣＵ１１ＡにＤＣＤＣコンバータ１０Ａの外部からインバータ（図示略）の信号を入力するための入出力回路１９Ａを備える。 The DCDC converter 10A includes a micro-controller unit (hereinafter referred to as MCU) 11A including a digital computer. The MCU 11A performs on/off control of the primary side switch circuit 15A and on/off control of switching elements (not shown) in the rectifier circuit 17A, thereby controlling the low voltage battery 42 to be appropriately charged. Therefore, the MCU 11A constitutes a power conversion control circuit that controls power conversion in the DCDC converter 10A. The DCDC converter 10A includes a temperature sensor 13A for detecting the circuit board temperature of the secondary side circuit portion, and an input/output circuit 19A for inputting an inverter (not shown) signal from the outside of the DCDC converter 10A to the MCU 11A. .

＜汎用のウォータポンプの構成例＞
図８は、一実施形態のようにＤＣＤＣコンバータ１０に組み込まれていない汎用のウォータポンプ制御回路１０Ｂを示す。ウォータポンプ制御回路１０Ｂは、出力回路である出力インバータ１２Ｂを備える。出力インバータ１２Ｂは、６個のスイッチング素子を三相ブリッジ接続したもので、ＵＶＷの出力信号によりブラシレスモータであるウォータポンプ駆動用モータ３１Ａを作動する。また、ウォータポンプ制御回路１０Ｂは、デジタルコンピュータを含むＭＣＵ１１Ｂを備える。ＭＣＵ１１Ｂは、パルス幅変調（ＰＷＭ）の入力信号を受けて出力インバータ１２Ｂの各スイッチング素子のオンオフを制御してウォータポンプ駆動用モータ３１Ａの回転速度を制御している。従って、ＭＣＵ１１Ｂは、ウォータポンプ駆動用モータ３１Ａの回転速度を制御するモータ制御回路を成している。そして、ウォータポンプ制御回路１０Ｂは、入力されるパルス幅変調信号に応じてウォータポンプ駆動用モータ３１Ａの回転速度を制御している。 <Configuration example of general-purpose water pump>
FIG. 8 shows a generic water pump control circuit 10B that is not incorporated into the DCDC converter 10 as in one embodiment. The water pump control circuit 10B has an output inverter 12B that is an output circuit. The output inverter 12B has six switching elements connected in a three-phase bridge, and operates a water pump drive motor 31A, which is a brushless motor, in accordance with the output signal of UVW. The water pump control circuit 10B also includes an MCU 11B including a digital computer. The MCU 11B receives an input signal of pulse width modulation (PWM) and controls ON/OFF of each switching element of the output inverter 12B to control the rotation speed of the water pump driving motor 31A. Accordingly, the MCU 11B constitutes a motor control circuit for controlling the rotational speed of the water pump drive motor 31A. The water pump control circuit 10B controls the rotation speed of the water pump drive motor 31A according to the input pulse width modulated signal.

出力インバータ１２Ｂの電源側には、ノイズ除去用の入力フィルタ回路１８Ｂが接続されている。また、出力インバータ１２Ｂのアース側には、過電流検知抵抗１４Ｂが接続されている。一方、ＭＣＵ１１Ｂにパルス幅変調信号を入力する回路中には、パルス幅変調信号のパルス幅に応じた振幅の信号に変換する入力信号処理回路１９Ｂが接続されている。また、ＭＣＵ１１Ｂには、回路基板温度検出用の温度センサ１３Ｂの検出信号が入力されている。 An input filter circuit 18B for removing noise is connected to the power supply side of the output inverter 12B. An overcurrent detection resistor 14B is connected to the ground side of the output inverter 12B. On the other hand, an input signal processing circuit 19B that converts the pulse width modulated signal into a signal having an amplitude corresponding to the pulse width of the pulse width modulated signal is connected to the circuit that inputs the pulse width modulated signal to the MCU 11B. A detection signal from a temperature sensor 13B for detecting the temperature of a circuit board is input to the MCU 11B.

＜一実施形態の詳細構成＞
図６は、一実施形態のＤＣＤＣコンバータ１０を示す。このＤＣＤＣコンバータ１０では、図７のＤＣＤＣコンバータ１０Ａに図８のウォータポンプ制御回路１０Ｂが組み込まれて一体化されている。そのため、ＤＣＤＣコンバータ１０は、ＤＣＤＣコンバータ１０Ａと同様、一次側スイッチ回路１５、電力変換器１６、整流回路１７、平滑回路１８、入出力回路１９、及び温度センサ１３を備える。 <Detailed configuration of one embodiment>
FIG. 6 shows the DCDC converter 10 of one embodiment. In this DCDC converter 10, the DCDC converter 10A of FIG. 7 is integrated with the water pump control circuit 10B of FIG. Therefore, the DCDC converter 10 includes a primary side switch circuit 15, a power converter 16, a rectifying circuit 17, a smoothing circuit 18, an input/output circuit 19, and a temperature sensor 13, like the DCDC converter 10A.

ＤＣＤＣコンバータ１０のＭＣＵ１１は、ＤＣＤＣコンバータ１０ＡのＭＣＵ１１Ａにウォータポンプ制御回路１０ＢのＭＣＵ１１Ｂが一体に組み込まれている。そのため、ＭＣＵ１１は、一次側スイッチ回路１５のオンオフ制御、並びに整流回路１７内のスイッチング素子のオンオフ制御を行っている。即ち、ＭＣＵ１１は、ＭＣＵ１１Ａと同様、ＤＣＤＣコンバータ１０における電力変換を制御する電力変換制御回路として機能している。同時に、ＭＣＵ１１は、ウォータポンプ制御回路１０Ｂの出力インバータ１２Ｂと同じ出力インバータ（出力回路ともいう）１２に制御信号を出力する機能を果たしている。ＭＣＵ１１による一次側スイッチ回路１５及び整流回路１７、並びに出力インバータ１２の各制御は、ＭＣＵ１１のメモリ（図示略）内に予め格納されたプログラムにより実行される。このようにＭＣＵ１１では、ＭＣＵ１１ＡのＣＰＵ（セントラル・プロセッシング・ユニット）とＭＣＵ１１ＢのＣＰＵを一つにまとめることができるため、ＭＣＵ１１ＡとＭＣＵ１１Ｂを個別に構成した場合に比べて構成を簡素化できる。また、パワーコントロールユニット１００の小型化及びコストダウンを図ることができる。 The MCU 11 of the DCDC converter 10 is such that the MCU 11A of the DCDC converter 10A and the MCU 11B of the water pump control circuit 10B are integrally incorporated. Therefore, the MCU 11 performs ON/OFF control of the primary side switch circuit 15 and ON/OFF control of the switching elements in the rectifier circuit 17 . That is, the MCU 11 functions as a power conversion control circuit that controls power conversion in the DCDC converter 10, like the MCU 11A. At the same time, the MCU 11 functions to output a control signal to the same output inverter (also called an output circuit) 12 as the output inverter 12B of the water pump control circuit 10B. Each control of the primary side switch circuit 15, the rectifier circuit 17, and the output inverter 12 by the MCU 11 is executed by a program stored in advance in a memory (not shown) of the MCU 11. FIG. In this way, in the MCU 11, the CPU (central processing unit) of the MCU 11A and the CPU of the MCU 11B can be combined into one, so the configuration can be simplified compared to the case where the MCU 11A and the MCU 11B are individually configured. Also, the size and cost of the power control unit 100 can be reduced.

出力インバータ１２は、ＤＣＤＣコンバータ１０の回路基板１０２に搭載されている。従って、出力インバータ１２を構成する６個のスイッチング素子（第２電気回路素子に相当）がＤＣＤＣコンバータ１０の回路基板１０２上の適宜の隙間に接続されている。出力インバータ１２の電流容量は、ＤＣＤＣコンバータ１０の扱う電流容量に比べて極めて小さい（例えば３Ａ：１００Ａ）ため、出力インバータ１２は、回路基板１０２の小さな隙間に挿入することができる。また、出力インバータ１２の電源回路は、ＤＣＤＣコンバータ１０の平滑回路１８の出力側に接続されている。即ち、ＤＣＤＣコンバータ１０の平滑回路１８がウォータポンプ制御回路１０Ｂの入力フィルタ回路１８Ｂの役割を担っている。平滑回路１８は、内部にＬ（インダクダンス）、Ｃ（キャパシタンス）成分を持ち、整流回路１７からの脈流を平滑化する回路であり、ウォータポンプ制御回路１０Ｂにおける入力フィルタ回路１８Ｂとしての機能を果たすことができる。従って、ＤＣＤＣコンバータ１０では、入力フィルタ回路１８Ｂを割愛することができる。なお、出力インバータ１２のアース側には、汎用のウォータポンプ制御回路１０Ｂの過電流検知抵抗１４Ｂ（図８参照）と同様の過電流検知抵抗１４が接続されている。また、図６に図示され、ここで説明を割愛した構成は従来公知の構成である。 The output inverter 12 is mounted on the circuit board 102 of the DCDC converter 10 . Accordingly, six switching elements (corresponding to second electric circuit elements) that constitute the output inverter 12 are connected to appropriate gaps on the circuit board 102 of the DCDC converter 10 . Since the current capacity of the output inverter 12 is much smaller than the current capacity handled by the DCDC converter 10 (for example, 3 A:100 A), the output inverter 12 can be inserted into a small gap in the circuit board 102 . Also, the power supply circuit of the output inverter 12 is connected to the output side of the smoothing circuit 18 of the DCDC converter 10 . That is, the smoothing circuit 18 of the DCDC converter 10 plays the role of the input filter circuit 18B of the water pump control circuit 10B. The smoothing circuit 18 has L (inductance) and C (capacitance) components inside, is a circuit for smoothing the pulsating current from the rectifier circuit 17, and functions as an input filter circuit 18B in the water pump control circuit 10B. can be fulfilled. Therefore, in the DCDC converter 10, the input filter circuit 18B can be omitted. An overcurrent detection resistor 14 similar to the overcurrent detection resistor 14B (see FIG. 8) of the general-purpose water pump control circuit 10B is connected to the ground side of the output inverter 12. FIG. Also, the configuration illustrated in FIG. 6 and not described here is a conventionally known configuration.

このように出力インバータ１２を構成する第２電気回路素子がＤＣＤＣコンバータ１０の回路基板１０２上に接続されているため、出力インバータ１２の電源回路の配線長を短くすることができる。しかも、出力インバータ１２の電源回路を筐体１０１の外部に露出しないようにすることができる。なお、筐体１０１は、アルミニウム製であり、ノイズシールド機能を備える。そのため、出力インバータ１２の電源回路に外部から重畳するノイズを抑制することができる。また、ＤＣＤＣコンバータ１０の平滑回路１８が出力インバータ１２の入力フィルタ回路１８Ｂの代わりとなり、入力フィルタ回路１８Ｂを割愛したことにより、入力フィルタ回路１８Ｂの電圧降下分だけ出力インバータ１２に供給される電圧の低下が抑制される。 Since the second electric circuit element constituting the output inverter 12 is connected on the circuit board 102 of the DCDC converter 10 in this way, the wiring length of the power supply circuit of the output inverter 12 can be shortened. Moreover, the power supply circuit of the output inverter 12 can be prevented from being exposed to the outside of the housing 101 . The housing 101 is made of aluminum and has a noise shielding function. Therefore, noise superimposed on the power supply circuit of the output inverter 12 from the outside can be suppressed. In addition, the smoothing circuit 18 of the DCDC converter 10 replaces the input filter circuit 18B of the output inverter 12, and the input filter circuit 18B is omitted. Decrease is suppressed.

入出力回路１９に入力信号を入力する多重通信信号の入力端子ＣＡＮには、インバータ２０からの信号の他に、ウォータポンプを制御する入力信号（図８のＰＷＭ信号に相当）も入力されている。そのため、入出力回路１９は、ウォータポンプ制御回路１０Ｂの入力信号処理回路１９Ｂの役割も担っている。従って、ＤＣＤＣコンバータ１０では、入力信号処理回路１９Ｂを割愛することができ、回路構成を簡素化することができる。また、パワーコントロールユニット１００の小型化及びコストダウンを図ることができる。 In addition to the signal from the inverter 20, an input signal (corresponding to the PWM signal in FIG. 8) for controlling the water pump is also input to the input terminal CAN of the multiplex communication signal for inputting the input signal to the input/output circuit 19. . Therefore, the input/output circuit 19 also serves as the input signal processing circuit 19B of the water pump control circuit 10B. Therefore, in the DCDC converter 10, the input signal processing circuit 19B can be omitted, and the circuit configuration can be simplified. Also, the size and cost of the power control unit 100 can be reduced.

図６～８のように、ＤＣＤＣコンバータ１０、１０Ａ及びウォータポンプ制御回路１０Ｂの各回路は、一次側スイッチ回路１５、１５Ａ、電力変換器１６、１６Ａ、ＭＣＵ１１、１１Ａ、１１Ｂ等、各図中、四角のブロックで囲んで示した複数の電気回路要素を組み合わせて構成されている。各電気回路要素のうち、ウォータポンプ制御回路１０Ｂを構成する電気回路要素がポンプ用電気回路要素であり、ＤＣＤＣコンバータ１０、１０Ａを構成する電気回路要素がコンバータ用電気回路要素である。また、各電気回路要素は、各電気回路要素の機能に応じて選択されたＩＣ、スイッチング素子、コンデンサ、ダイオード、抵抗等の電気回路素子をプリント基板である回路基板上に組付けることにより構成されている。 6 to 8, each circuit of the DCDC converters 10, 10A and the water pump control circuit 10B includes primary side switch circuits 15, 15A, power converters 16, 16A, MCUs 11, 11A, 11B, etc. It is configured by combining a plurality of electrical circuit elements enclosed in square blocks. Among the electric circuit elements, the electric circuit elements forming the water pump control circuit 10B are the electric circuit elements for the pump, and the electric circuit elements forming the DCDC converters 10 and 10A are the electric circuit elements for the converter. Each electric circuit element is constructed by assembling electric circuit elements such as ICs, switching elements, capacitors, diodes, resistors, etc. selected according to the function of each electric circuit element on a printed circuit board. ing.

＜その他の実施形態＞
以上、本明細書に開示の技術を特定の実施形態について説明したが、その他各種の形態で実施可能なものである。例えば、上記実施形態では、ウォータポンプは、パワーコントロールユニットの筐体に固定したが、ヒートシンクに固定してもよい。また、インバータを構成する第１電気回路素子を搭載する回路基板と、ＤＣＤＣコンバータを構成する第１電気回路素子を搭載する回路基板は、別体に構成してもよいし、一体に構成してもよい。 <Other embodiments>
Although the technology disclosed in this specification has been described above with respect to specific embodiments, it can be implemented in various other forms. For example, in the above embodiments, the water pump was fixed to the housing of the power control unit, but it may be fixed to the heat sink. Further, the circuit board on which the first electric circuit element constituting the inverter is mounted and the circuit board on which the first electric circuit element constituting the DCDC converter is mounted may be configured separately or integrally. good too.

１０、１０Ａ ＤＣＤＣコンバータ
１０Ｂ ウォータポンプ制御回路
１１、１１Ａ マイクロ・コントローラ・ユニット（電力変換制御回路、デジタルコンピュータ）
１１Ｂ マイクロ・コントローラ・ユニット（モータ制御回路、デジタルコンピュータ）
１２、１２Ｂ 出力インバータ（出力回路）
１３、１３Ａ、１３Ｂ 温度センサ
１４、１４Ｂ 過電流検知抵抗
１５、１５Ａ 一次側スイッチ回路
１６、１６Ａ 電力変換器
１７、１７Ａ 整流回路
１８、１８Ａ 平滑回路
１８Ｂ 入力フィルタ回路
１９、１９Ａ 入出力回路
１９Ｂ 入力信号処理回路
２０ インバータ
３１ ウォータポンプ
３１Ａ ウォータポンプ駆動用モータ
３２ ラジエータ
３３ リザーブタンク
３４ 冷媒通路
４１ 高圧バッテリ
４２ 低圧バッテリ
５１ 車両駆動用モータ
５２ ジェネレータ
６１ エンジン
６２ トランスアクスル
７１ 駆動輪
７２ 従動輪
１００ パワーコントロールユニット
１０１ 筐体
１０２ 回路基板
１０３ ヒートシンク 10, 10A DCDC converter 10B Water pump control circuit 11, 11A Micro controller unit (power conversion control circuit, digital computer)
11B Micro Controller Unit (Motor Control Circuit, Digital Computer)
12, 12B Output inverter (output circuit)
13, 13A, 13B temperature sensors 14, 14B overcurrent detection resistors 15, 15A primary side switch circuits 16, 16A power converters 17, 17A rectifier circuits 18, 18A smoothing circuit 18B input filter circuits 19, 19A input/output circuit 19B input signal Processing circuit 20 Inverter 31 Water pump 31A Water pump drive motor 32 Radiator 33 Reserve tank 34 Refrigerant passage 41 High voltage battery 42 Low voltage battery 51 Vehicle drive motor 52 Generator 61 Engine 62 Transaxle 71 Drive wheel 72 Driven wheel 100 Power control unit 101 Housing 102 Circuit board 103 Heat sink

Claims (5)

車両駆動用モータと、
該車両駆動用モータの電源となる高圧バッテリと、
車両内補機類の電源となる低圧バッテリと、を備える電動車両において、
前記高圧バッテリから前記車両駆動用モータへの供給電圧を制御するインバータと、
前記高圧バッテリの電圧を、前記低圧バッテリを充電可能な電圧まで降圧するＤＣＤＣコンバータと、
前記インバータ又は前記ＤＣＤＣコンバータを構成する第１電気回路素子を搭載する回路基板と、
前記第１電気回路素子を冷却するヒートシンクと、
該ヒートシンクの冷媒通路に冷媒を通流させるウォータポンプと、
該ウォータポンプの作動を制御するウォータポンプ制御回路と、を備え、
該ウォータポンプ制御回路を構成する第２電気回路素子は、前記回路基板に前記第１電気回路素子と共に搭載されている電動車両用パワーコントロールユニット。 a vehicle drive motor;
a high-voltage battery that serves as a power source for the vehicle drive motor;
An electric vehicle equipped with a low-voltage battery that serves as a power source for auxiliary equipment in the vehicle,
an inverter that controls the voltage supplied from the high-voltage battery to the vehicle drive motor;
a DCDC converter that steps down the voltage of the high-voltage battery to a voltage that can charge the low-voltage battery;
a circuit board on which a first electric circuit element constituting the inverter or the DCDC converter is mounted;
a heat sink for cooling the first electrical circuit element;
a water pump that causes the coolant to flow through the coolant passage of the heat sink;
a water pump control circuit that controls the operation of the water pump;
A power control unit for an electric vehicle, wherein a second electric circuit element constituting the water pump control circuit is mounted on the circuit board together with the first electric circuit element. 請求項１において、
前記ウォータポンプ制御回路を構成する複数のポンプ用電気回路要素の一部は、前記ＤＣＤＣコンバータを構成するコンバータ用電気回路要素に組み込まれて構成されている電動車両用パワーコントロールユニット。 In claim 1,
A power control unit for an electric vehicle, wherein a part of a plurality of pump electric circuit elements constituting the water pump control circuit is incorporated in a converter electric circuit element constituting the DCDC converter. 請求項２において、
前記ウォータポンプ制御回路は、前記ポンプ用電気回路要素の一つとして電源回路からのノイズを除去する入力フィルタ回路を備え、
前記ＤＣＤＣコンバータは、前記コンバータ用電気回路要素の一つとして電力変換後の交流電流を整流した脈流を平滑化する平滑回路を備え、
前記平滑回路を、前記入力フィルタ回路としても機能するように前記ＤＣＤＣコンバータに対して前記ウォータポンプ制御回路が接続されている電動車両用パワーコントロールユニット。 In claim 2,
The water pump control circuit includes an input filter circuit that removes noise from a power supply circuit as one of the electrical circuit elements for the pump,
The DCDC converter includes, as one of the electric circuit elements for the converter, a smoothing circuit for smoothing pulsating current obtained by rectifying an alternating current after power conversion,
A power control unit for an electric vehicle, wherein the water pump control circuit is connected to the DCDC converter so that the smoothing circuit also functions as the input filter circuit. 請求項２又は３において、
前記ウォータポンプ制御回路は、前記ポンプ用電気回路要素の一つとしてウォータポンプ駆動用モータの回転を制御するモータ制御回路を備え、
前記ＤＣＤＣコンバータは、前記コンバータ用電気回路要素の一つとしてデジタルコンピュータにより構成され、トランスによる電力変換を制御する電力変換制御回路を備え、
前記モータ制御回路は、前記電力変換制御回路の前記デジタルコンピュータに組み込まれて構成されている電動車両用パワーコントロールユニット。 In claim 2 or 3,
The water pump control circuit includes a motor control circuit that controls rotation of a water pump drive motor as one of the pump electric circuit elements,
The DCDC converter includes a power conversion control circuit configured by a digital computer as one of the electric circuit elements for the converter and controlling power conversion by the transformer,
A power control unit for an electric vehicle, wherein the motor control circuit is incorporated in the digital computer of the power conversion control circuit. 請求項２～４のいずれかにおいて、
前記ウォータポンプ制御回路は、前記ポンプ用電気回路要素として、ウォータポンプ駆動用モータの回転を制御するモータ制御回路と、該モータ制御回路の出力を受けて前記ウォータポンプ駆動用モータへの供給電圧を制御する出力回路と、を備え、
該出力回路を構成する前記第２電気回路素子は、前記回路基板に前記ＤＣＤＣコンバータを構成する前記第１電気回路素子と共に搭載されている電動車両用パワーコントロールユニット。 In any one of claims 2-4,
The water pump control circuit includes, as the electrical circuit elements for the pump, a motor control circuit for controlling the rotation of a water pump driving motor, and a voltage supplied to the water pump driving motor upon receiving the output of the motor control circuit. and an output circuit for controlling,
The second electric circuit element forming the output circuit is mounted on the circuit board together with the first electric circuit element forming the DCDC converter.
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